Зубарев Ю.Б. Телевизионная техника (1994) (1143038), страница 102
Текст из файла (страница 102)
10 мс и т„„= 0,5... 1,5 с. Огибающая эффективных значений сигнала выделяется при т„,= =«вы =200 мс. Второй метод — преобразовании Гиль- берта х(!) = ) ха(!)+ха(!), ео 1 Г х(т) где х(!)= — ~ — дев сигнал, сопряженный по Гильберту. Этот метод позволяет выделить огибающую с верхней граничной частотой й„которая превышает нижнюю частоту мгновенных колебаний юе, что характерно для ЗС. Но таким путем можно выделить лишь симметричные огибающие, тогда как у ЗС огибающие положительных н отрицательных значений могут различаться.
Третий метод— нелинейная фильтрация или метод обобщенной супгрлозиции. Здесь логарифмированием (3.10.1) произведение двух сигналов заменяется суммой их логарифмов: !оя х(!) =!он х(!)+!оп 5(Г). Сигнал !он х(!) выделяется линейным ФНЧ с верхней граничной частотой 16 Гц. Огибающая х(!) получается его последующим потенцированием. 224 Таблица 3.10.1. Уровни звукового давления и динамического диапаэома для различных источников ЗС (измерены микрофоном, установленным на расстоянии .1 м от источника) Уровень, лн Динамический лиаиазон фрагмен.
та, лв Источник ЭП макси- маль- нмй мини- маль- нма 140 120 120 120 Шум реактивного самолета Симфонический оркестр Художественная речь Вокальная речь Оркестр народных инструмен- тов Информационная речь (дикто- ры) Вокально инспрумпнтальный ансамбль 40 40 40 60...75 30...60 15...40 90 20...35 95 55 15...25 100 60 10...25 К огибающим усредненных значений относится и огибающая, мгновенные значения которой адекватны громкости. Для ее выделения необходимо в соответствии с механизмом восприятия громкости ухом человека разделить спектр сигнала на частотные полосы, усреднить его в каждой полосе с определенными постоянными времени и суммировать полученные составляющие с соответствующими весовыми коэффициентами.
В аналоговой звукотехнике наиболее распространен метод двухлолулгриодного детектирования, С переходом на цифровую технику все шире применяют и другие методы, в первую очередь — нелинейную фильтрацию. 3. Уровень звукового сигнала. Звуковое давление в студиях перед микрофонами может меняться от 5 10-' Н/мл (легкий шепот) до 2 10 Н/мл (тутти-форте симфонического оркестра, микрофон перед группой медных инструментов), т. е, в 10' и более раз. В тех же пределах может изменяться и напряжение электрического сигнала во входных цепях студийного звукового тракта. Такими большими изменениями величин трудно оперировать.
Поэтому на практике используют понятие уровня сигнала. Уровень — это логарифм отношения данной величины к выбранной отсчетной. Если отсчетная величина общепринятая, то уровень называют абсолютным, в противном случае— относительным. Абсолютные уровни мощности, напряжения, тока и звукового давления, выраженные в децибеллах, соответственно равны: Ер' ††!О !8(Р(Ро), дБм (Р,=! мВт); Еи=2018(У/Уе), дБм (У,=0,775 В); Ел=20 !8(ййо), дБ ()о=!,29 мА); Ь»=2018(р/ро) дБ (ро=2 !О-' Н)мл). Нулевые значения напряжения, тока и мощности связаны между собой при сопротивлении нагрузки )(о=600 Ом соотношением Р,=),У,= =1,29.0,775=1 мВт, р, соответствует порогу слышимости акустического синусоидального сигнала частоты 1 кГц.
Строго говоря, понятие «уровень» относится к синусоидальным сигналам с неизменной амплитудой. На практике это понятие распространяется и на случайно изменяющуюся величину — логарифм ЗС. В этом случае говорят о динамическом уровне. 4. Динамический диапазон (ДД) фрагмента передачи нли записи — это диапазон изменения динамического уровня (в дальнейшем просто уровня) ЗС в пределах отдельного произведения, законченного отрывка и т. п. Общий же диапазон изменения уровня ЗС в студиях и во входных цепях звукового тракта даже на одинаковом по характеру звуковом материале (только речь, только музыка и т. д.) существенно больше ДД фрагмента (табл.
3.10.1). йг/у). АБ «10 БЗ е;,с 15 †49 При записи и передаче ДД натурального (естественного, не обработанного) ЗС вручную и автоматически сжимается до пределов, определяемых трактом передачи и условиями воспроизведения у потребителя. В домашних условиях (с учетом норм на звукоизоляцию помещений) допустимое значение максимального ДД 40 дБ.
Поскольку ТВ передача может воспроизводиться в шумных помещениях, возникает необходимость сжатия ДД музыкальных программ до 20... ...25 дБ, а речевых информационных до 15...20 дБ. От ДД следует отличать контрастность — перепад уровней на небольшом временном интервале (единицы и доли секунд), существенно влияющую на эстетическое восприятие. Контрастность не может превышать ДД данного фрагмента. При сжатии ДД контрастность необходимо по возможности сохранить. 5.
Статистические характеристики. Звуковой сигнал — нестационарный случайный процесс, и о его статистических характеристиках можно говорить только в пределах определенной группы программ ондого характера: речь, легкая музыка, симфоническая музыка и т. п. Основные статистические характеристики ЗС следующие. Одномерная функция распределения мгновенных значений /(х) характеризует вероятность появления мгновенных значений ЗС различного уровня. Для необработанных звукорежиссером ЗС /(х) может быть аппроксимироваиа выражением ,у (х)рз = ехр( — )+ а / ~2(х(1 72о, (~ пз ! Ь / )/2(х(') + — ехр1 — )+об (х), )У2аз 1 пз / где а, Ь, с, ц1 и и, зависят от характера ЗС, причем а+Ь+с = 1.
Функции распределения позволяют вычислить среднеквадратическое значение (дисперсию) ЗС, определяющее энергию, пик-фактор и ряд других параметров. Отличие этих законов от нормального характеризуется коэффициентом эксцесса. Для речевых сигналов он равен 3,5 ...6,5, для музыкальных 0,5 ...4 (для нормального закона — 1). Большое значение этого параметра для речевых сигналов объясняется повышсю ной плотностью вероятности а области малых значений. Функцию распределения уровней ЗС во многих случаях с достаточно хорошим приближением можно аппроксимировать логарифмическннормальным законом распределения.
В области малых уровней вероятность несколько возрастает по сравнению с нормальным законом из-за наличия пауз. Закон распределения огибающей можно получить из закона распределения динамических уровней переходом от логарифмических единип к линейным. Спектральные характеристики мгмоземмых значений ЗС. Спектр музыкального сигнала, усредненный по ОО ОЮ уууу й)ООО ,~ уц Рнс. ЗЛО.1. Спектр музыкального свгнллв Рмс. 3.10.2. Корреляцвоннвя функция мгновенных значений рв. чевого снгввлв большому числу программ и нормированный относительно 400 Гц, приведен на рис. 3.!0.1.
Область наибольшей вероятности появления частотных составляющих лежит в диапазоне 200... 3000 Гц. Разброс спектральных характеристик, обозначаемый отрезками прямых, на крайних частотах для разных звуковых фрагментов может достигать значений около ~15 дБ и уменьшается на средних частотах. Корреляционная функция мгновенных значений ЗС г(т) определяется спектром ЗС. Примером может служить корреляционная функция на рнс. 3.10.2. Интервал или время корреляции (сдвиг во времени, при котором коэффициент корреляции снижается до 0,05) ие превышает 4 мс.
Часто используют функцию текущей автокорреляции, которая отражает связи в каждый момент времени. Усреднение в этом случае выполняется с весовой функцией, зкспоненциально убывающей в области прошедшего времени. Спектральная и корреляционная характеристики огибающей. Долговременные корреляционные связи в ЗС обусловлены ритмической структурой, динамическим рисунком яополняемого произведения н длительностью звуков. Для нормированных функций (рис. 3.10.3) максимальный интервал корреляции в зависимости от харахтера программы меняется от 4...5 с (речем эстрадная музыка) до 15 с (симфоническая музыка). Энергетический спектр, т.
е. относительная спектральная плотность средней мощности, находится из корреляционных функций с помощью преобразования Фурье. Наиболее широкий спектр (рис. 3.10.4) имеет огибающая речи, наиболее узкий — симфоническая музыка. Распределение длительностей выбросов.
Выбросом ЗС называют превышение сигналом х(1) заданного фиксированного значения хч, длительностью выброса т, — длительность однократного превышения. Из функции распределения длительностей выбросов мгновенных значений ЗС (рис. 3.10.5) видно, что максимальная веоятность приходится на длительность 40...100 мкс. аксимальная длительность выбросов огибающей речевых сигналов не превышает 0,8...0,9 с, ыузыкальных— О у 2 г Рве. 3.10.3. Функцнн корреляции огнсзющвх 1«(хуло (Э) а йн« ау яй йю йу (з йа йр йз й)Р ягэ йга Рис. 3.10.4.
Эяяргятячясяие спектры огмбяющик й2 0 эдУ Юд0 йуйй Фа, ЯГЛР Рис. 5.10.5. Функции распределения длитяльиостей иыбросои мгиоияииьщ значений доходит до 1,5 с. Диапазоны длительностей выбросов мгновенных значений (25...1200 мкс) н огибающей (2...1500 мс) не перекрываются. Время и скорость нарастания (атаки) ЗС определяют фронт нарастания огибающей. Времн атаки зависит как от вида источника сигнала, так и от методов звукоизвлечения. У скрипки оно меняется от 15 мс при пицциката до 600 мс прн медленном движении смычка, у кларнета — 20...60 мс, органа — 30...100 мс, валторны — 50 мс, трубы — 1О мс, тубы — 50 мс. Распределение пауз.
На практике за условную «чистуюь паузу, практически свободную от составляющих программ, принимают уровень на 40...45 дБ ниже номинального. Гистограмма распределения вероятности длительностей пауз показана на рис. 3.10.6. ,йй Ри Рис. 3.10.6. Гистогрзммз рзсиредялеиия яярзятизсти длитель- настей пауз 226 3.10.2. Звуковые комплексы: 1. Технология создания звуковой про. г р а им ы телепередачи в основном совпадает с технологией создания видеопрограммы и разбивается на несколько фаз: нодготовха, производство, формирование и выпуск. В подготовку программ входят сбор н переработка информации, в том числе редакторская работа, репетиции, первичная запись звука в студиях, на ПТС и ТЖК, репортерские записи и т.
п. Производство программ включает в себя все процессы постобработки: сведение, обработку и монтаж фопограмм, совмещение с видеозаннсью н т. д, Формирование и выпуск программ заключается в изготовлении из отдельных фрагментов (фонограмм, «живых» вставок) готовых ТВ программ и выдачи их на выход телецентра. Каждая фаза делится на отдельные технологические процессы, которые с разной степенью точности могут быть формализованы, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
